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1 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO RN CAMPUS: CURSO: ALUNO: DISCIPLINA: FÍSICA II PROFESSOR: EDSON JOSÉ LISTA DE EXERCÍCIOS 10 Dado: permeabilidade magnética do meio µo = 4π x 10-7 T.m/A 1. (UFRN/2004) O trilho eletromagnético é um dispositivo em que a força magnética acelera intensamente um projétil, fazendo-o atingir uma grande velocidade num pequeno intervalo de tempo. A base de funcionamento desse trilho é mostrada nas figuras abaixo. Na figura 1, um projétil está bem encaixado entre os trilhos quando uma corrente elétrica muito intensa circula por eles, passando por um fusível, conforme a ilustração. Essa corrente, quase que instantaneamente, derrete e vaporiza o fusível, transformando-o num gás condutor. A circulação de corrente, nesse sistema, produz um campo magnético B capaz de originar uma força magnética F no gás, fazendo com que este impulsione o projétil (figura 2). 2. (FMTM MG/2003) Para uma demonstração da ação da força magnética sobre um condutor alimentado por corrente elétrica, montou-se a gangorra abaixo, utilizando-se materiais condutores de eletricidade. FIGURA 1 Representação esquemática de um trilho eletromagnético percorrido por corrente elétrica. No momento em que o circuito elétrico for fechado, a barra condutora AB do pêndulo deverá: a) manter-se em repouso na sua posição original. b) manter-se em posição horizontal e aproximar-se do ímã. c) manter-se em posição horizontal e afastar-se do ímã. d) procurar a posição vertical, com o ponto A para cima e B para baixo. e) procurar a posição vertical, com o ponto B para cima e A para baixo. 3. Um condutor retilíneo, percorrido por uma corrente elétrica de intensidade i igual a 2,0 A, está imerso em um campo magnético uniforme de intensidade B, igual a 2, T. Determine a força magnética num trecho desse condutor, de comprimento l igual a 0,20 m, nos seguintes casos: FIGURA 2 Corte transversal do trilho, mostrando como o gás, atravessado pela corrente i, impulsiona o projétil. Tomando-se como referência a figura 2, pode-se afirmar que o campo magnético B está: a) na mesma direção e no mesmo sentido da força magnética. b) saindo perpendicularmente ao plano da página. c) entrando perpendicularmente ao plano da página. d) na mesma direção e no sentido oposto da força magnética.

2 d) 2 x 10-2 T. e) 2 x 10 0 T. 4. (UFV MG) Uma espira quadrada, de lado L = 1,0x10 1 m e massa m = 4,0x10 2 kg, percorrerá por uma corrente i = 2,0 A, está suspensa por uma mola de constante elástica k = 10N/m. A parte inferior da espira está imersa num campo magnético uniforme B, com sentido indicado na figura e módulo B 1,0T. 6. Entre os polos magnéticos representados na f igura, temos um campo magnético uniforme, com B = T. Calcule a força magnética que atua em cada lado da espira condutora quadrada, percorrida por uma corrente de 5 A, quando disposta com seu plano paralelo às linhas de indução, como mostra a figura: i i x x x x x x B 7. Indique na figura abaixo a grandeza física que está indicando o dedo polegar da mão direita. x x x x x x x x x x x x Considerando o módulo da aceleração da gravidade g = 10m/s 2, determine: a) o peso da espira; b) o módulo da força magnética; c) a deformação da mola devida às forças na espira. 5. (ENEM-13) Desenvolve-se um dispositivo para abrir automaticamente uma porta no qual um botão, quando acionado, faz com que uma corrente elétrica i = 6 A percorra uma barra condutora de comprimento L = 5 cm, cujo ponto médio está preso a uma mola de constante elástica k = 5 x 10-2 N/cm. O sistema mola-condutor está imerso em um campo magnético uniforme perpendicular ao plano. Quando acionado o botão, a barra sairá da posição do equilíbrio a uma velocidade média de 5 m/s e atingirá a catraca em 6 milisegundos, abrindo a porta 8. (UFRN/2012) Visando a discutir os efeitos magnéticos da corrente elétrica sobre quatro pequenas bússolas postas sobre uma placa, um professor montou, em um laboratório didático, o dispositivo experimental representado na Figura abaixo. Inicialmente, com a chave desligada, as bússolas ficam orientadas exclusivamente pela ação do campo magnético terrestre. Ao ligar a chave e fazer circular uma corrente elétrica no circuito, esta irá produzir um campo magnético muito mais intenso que o terrestre. Com isso, as bússolas irão se orientar de acordo com as linhas desse novo campo magnético. Das representações abaixo, a que melhor representa o efeito do campo magnético produzido pela corrente sobre as bússolas é A intensidade do campo magnético, para que o dispositivo funcione corretamente, é de a) 5 x 10-1 T. b) 5 x 10-2 T. c) 5 x 10 1 T. a) b) 2 IFRN

3 c) d) 9. Um fio retilíneo muito longo é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade i = 5,0 A. Considerando o fio no plano do papel, caracterize o vetor indução magnética no ponto P, situado nesse plano. magnético num ponto P localizado a 0,1 m do condutor. O meio é o vácuo. 14. A 0,4 m de um fio longo e retilíneo o campo magnético tem intensidade T. Qual é a corrente que percorre o fio? 15. Dada a figura, determine a intensidade do campo magnético resultante no ponto P. Dados: i1 = 4 A e i2 = 10 A 10. Na figura, temos trechos de dois fios paralelos muito longos, situados no vácuo, percorridos por correntes elétricas de módulos e sentidos indicados: 16. Dada a figura, determine a intensidade do campo magnético resultante no ponto P. Dados: i1 = 3A e i2 = 5 A Determine o módulo do vetor indução magnética no ponto P, situado no mesmo plano dos fios. 11. (Uece ) Dois fios condutores retos, idênticos, longos e muito finos são fixos, isolados um do outro e dispostos perpendicularmente entre si no plano da figura. Por eles percorrem correntes elétricas constantes e iguais a i, nos sentidos indicados pelas setas. Desprezando-se a distância entre os fios no ponto de cruzamento, é correto afirmar que o campo magnético é nulo em pontos equidistantes dos dois fios nos quadrantes. 17. (Unifesp-SP) Numa feira de ciências, um estudante montou um experimento para determinar a intensidade do campo magnético da Terra. Para tanto, fixou um pedaço de fio de cobre na borda de uma mesa, na direção vertical. Em uma folha de papel, desenhou dois segmentos de retas perpendiculares entre si e colocou uma bússola, de maneira que a direção norte-sul coincidisse com uma das retas e o centro da bússola coincidisse com o ponto de cruzamento das retas. O papel com a bússola foi colocado sobre a mesa de forma que a linha orientada na direção norte-sul encostasse no fio de cobre. O fio foi ligado a uma bateria e, em função disso, a agulha da bússola sofreu uma deflexão. A figura mostra parte do esquema da construção e a orientação das linhas no papel. a) II e IV. b) I e III. c) II e III. d) I e II. 12. Um fio retilíneo e longo é percorrido por uma corrente elétrica contínua i = 2A. Determine o campo magnético num ponto distante 0,5m do fio 13. Um condutor reto e extenso é percorrido por uma corrente de intensidade 2A. Calcular a intensidade do vetor campo a) Considerando que a resistência elétrica do fio é de 0,2 Ω, a tensão elétrica da bateria é de 6,0 V, a distância do f io ao centro da bússola é de 1, m e desprezando o atrito da agulha da bússola com o seu suporte, determine a intensidade do campo magnético gerado pela corrente elétrica que atravessa o fio no local onde está o centro da agulha da bússola. b) Considerando que, numa posição diferente da anterior, mas ao longo da mesma direção norte-sul, a agulha tenha sofrido uma 3 IFRN

4 deflexão de 60 para a direção oeste, a partir da direção norte, e que nessa posição a intensidade do campo magnético devido à corrente elétrica no fio é de T, determine a intensidade do campo magnético da Terra no local do experimento. 21. (PUC SP/2003) Na experiência de Oersted, o fio de um circuito passa sobre a agulha de uma bússola. Com a chave C aberta, a agulha alinha-se como mostra a figura 1. Fechando-se a chave C, a agulha da bússola assume nova posição (figura 2). 18. Indique na figura abaixo a grandeza física que os dedos acompanham o sentido anti-horário. 19. (UEPB/2007) Os fenômenos elétricos e magnéticos passaram a relacionar-se no século XIX, quando o físico dinamarquês Hans Christian Oersted ( ) constatou, em 1820, que, ao aproximar uma bússula a um fio percorrido por uma corrente elétrica, sua agulha sofre uma deflexão, concluindo que toda corrente elétrica gera, no espaço que a envolve, um campo magnético. Quando um fio condutor sob forma circular (espira) é submetido a uma corrente elétrica, o vetor indução magnética B apresenta características relativas à corrente elétrica a ao raio da espira. Supondo que uma espira de diâmetro 5 m é percorrida por uma corrente de 6,0 A e considerando que a permeabilidade 7 magnética no vácuo é no (SI), é correto afirmar que a intensidade do campo magnético B gerado é de: a) 2, T b) 4, T c) 4, T d) 2, T e) 1, T 20. (Unemat 2009) Uma espira circular com diâmetro igual a 4π cm é percorrida por uma corrente elétrica de 4 A, conforme a figura. (Considere o meio vácuo e a permeabilidade magnética μo= 4π 10 7 T m/a). A partir desse experimento, Oersted concluiu que a corrente elétrica estabelecida no circuito: a) gerou um campo elétrico numa direção perpendicular à da corrente. b) gerou um campo magnético numa direção perpendicular à da corrente. c) gerou um campo elétrico numa direção paralela à da corrente. d) gerou um campo magnético numa direção paralela à da corrente. e) não interfere na nova posição assumida pela agulha da bússola que foi causada pela energia térmica produzida pela lâmpada. 22. (UFRN/2010) O galvanômetro tangente é um instrumento utilizado para medir a componente horizontal do campo magnético terrestre local. Esse instrumento é constituído de uma bobina posicionada verticalmente, no centro da qual é colocada uma bússola, orientada, inicialmente, na direção nortesul magnético, coincidente com o plano da bobina, como ilustra a Figura I. Com o objetivo de medir esse campo magnético, um estudante fez passar uma corrente elétrica contínua, i, através da bobina, gerando, assim, um campo magnético de 435 mg (miligauss), que produziu um desvio angular de 60º, na agulha da bússola, como mostrado a Figura II. O vetor campo magnético no centro da espira é perpendicular ao plano da figura, cuja orientação e intensidade são: a) para fora do plano, com módulo igual a T b) para dentro do plano, com módulo igual a T c) para dentro do plano, com módulo igual a T d) para fora do plano, com módulo igual a T e) para fora do plano, com módulo igual a T 4 IFRN

5 A Figura III representa uma indicação do mnemônico da regra da mão direita, utilizada para auxiliar na determinação da direção do campo magnético gerado por uma corrente que percorre um fio. Dados: sen60º = cos30º = 0,87 sen30º = cos60º = 0,5 a) A partir dessas informações, e utilizando os pontos cardeais indicados na bússola, descreva a direção e o sentido do campo magnético gerado pela bobina quando percorrida por uma corrente elétrica, no sentido indicado na figura I. b) Utilizando o experimento acima descrito, o estudante determinou a componente horizontal do campo magnético terrestre e encontrou o valor de 250 mg. Explique de que modo ele chegou a tal resultado. 25. Um solenoide de 20 cm de comprimento contém espiras e é percorrido por uma corrente elétrica de 5,0 A. A permeabilidade absoluta do meio existente em seu interior, calcule o módulo do vetor indução magnética criado pelo solenoide nessa região. Use π = 3, (UFV-MG) De posse de uma bateria, uma barra de ferro cilíndrica curvada em forma de U e um f io condutor esmaltado (isolado), deseja-se construir um eletroímã de maneira que o ramo da esquerda seja um polo norte e o da direita, um polo sul. Dentre as opções a seguir, a única correta é: 23. Indique na figura abaixo a grandeza física que está indicando o dedo polegar da mão direita e os polos magnéticos dos pontos A e B. 27. (UFOP MG/2009) Uma bobina de fio condutor está nas vizinhanças de um ímã, em repouso, como é mostrado na figura abaixo. 24. Nos solenoides representados nas figuras abaixo, T, U, V, X, Y e Z são polos magnéticos produzidos pela corrente i. Em relação a um observador situado fora dos solenoides, determine quais são os polos norte e sul dos solenoides. Após a chave C ser fechada, pode-se afirmar: a) O campo magnético no interior da bobina está orientado de D para E. b) O ímã será repelido pela espira de fio condutor. c) O ímã será atraído pela espira de fio condutor. d) Haverá a inversão dos pólos no ímã. 28. Um solenóide de 1 metro de comprimento contém 500 espiras e é percorrido por uma corrente de 2A. Determinar a intensidade do vetor campo magnético no interior do solenóide. 29. Um solenóide de 1 metro de comprimento contém 1000 espiras e é percorrido por uma corrente de i. Sabendo que o vetor campo magnético no seu interior vale T, determine i. O solenóide está no vácuo. 5 IFRN

6 30. No interior de um solenóide de comprimento 0,16m, registra-se um campo magnético de intensidade T, quando ele é percorrido por uma corrente de 8A. Quantas espiras tem esse solenóide? Adote 0 = T.m/A 31. (Ufg 2006) Peter Barlow ( ), cientista e engenheiro inglês, foi um dos primeiros a inventar um motor a corrente contínua, esquematizado no desenho a seguir: O circuito elétrico fecha-se no encontro da ponta de um raio da roda com o mercúrio. Devido ao campo magnético produzido pelo imã, de pólos C e D, a roda gira, mantendo sempre um raio em contato com o mercúrio. Assim, vê-se a roda girando no sentido a) horário, se C for pólo norte e a corrente fluir, no contato, do raio para o mercúrio. b) anti-horário, se C for pólo sul e a corrente fluir, no contato, do raio para o mercúrio. c) horário, se C for pólo norte e a corrente fluir, no contato, do mercúrio para o raio. d) anti-horário, se C for pólo norte e a corrente fluir, no contato, do mercúrio para o raio. e) horário, se C for pólo sul e a corrente fluir, no contato, do mercúrio para o raio. 32. (UEPB/2011) Uma campainha elétrica (figura abaixo) é um dispositivo constituído por um interruptor, um eletroímã, uma armadura (A), um martelo (M), uma campânula (S) e um gerador de corrente contínua ou alternada. A armadura (A) do eletroímã possui um martelo (M) e está presa a um eixo (O) por meio de uma lâmina elástica (L). Ao apertarmos o interruptor, fechamos o circuito. [...] (Adaptado de JUNIOR, F.R. Os Fundamentos da Física. 8. ed. vol. 2. São Paulo: Moderna, 2003, p. 311) I. Uma extremidade do eletroímã fica carregada positivamente, atraindo a armadura. II. A corrente elétrica gera um campo magnético na bobina (eletroímã), que atrai a armadura. III. A corrente elétrica gera um campo magnético no eletroímã e outro na armadura, que se atraem mutuamente. Após a análise, para as proposições supracitadas, apenas é (são) verdadeira(s): a) I b) I e II c) I e III d) II e) II e III 33. (UEPG PR/2010) Em 1820, o físico Hans Christian Oersted demonstrou existir uma íntima relação entre os fenômenos elétricos e os fenômenos magnéticos. Nascia assim, a teoria eletromagnética na qual é preciso substituir as forças elétrica e magnética por uma única força, a força eletromagnética. Sobre as relações entre efeitos elétricos e efeitos magnéticos, assinale o que for correto. 01. Uma carga elétrica cria no espaço à sua volta um campo magnético que atuará sobre outra carga elétrica, exercendo sobre ela uma força magnética. 02. Sempre que um condutor retilíneo é percorrido por uma corrente elétrica surge um campo magnético cujas linhas de indução são circulares com centro sobre o condutor. 04. Uma bobina, quando percorrida por uma corrente elétrica alternada, comporta-se como um imã. 08. Devido ao seu comportamento magnético, a grande maioria das substâncias existentes na natureza é classificada em dois grupos, as substâncias diamagnéticas e as substâncias paramagnéticas. 16. Fenômenos eletrostáticos podem ser produzidos por efeitos magnéticos. Acerca do assunto tratado no texto, que descreve o funcionamento de uma campainha elétrica e seu respectivo circuito, identifique, nas proposições a seguir, a(as) que se refere(m) ao que ocorre quando o interruptor é acionado. 6 IFRN